Zdalne sterowanie podczerwienią
Układ testowania pilotów RTV
Przedstawiony w artykule układ umożliwia realizację prostego jednokanałowego zdalnego sterowania typu włącz - wyłącz za pomocą typowego pilota do sprzętu RTV, lub najprostszego nadajnika podczerwieni pracującego na częstotliwości 38 kHz. Układ umożliwia jedynie włączenie lub wyłączenie sterowanego urządzenia, bez możliwości reakcji na kody sterujące emitowane przez piloty RTV.
Układ składa się z kilku prostych bloków funkcjonalnych zrealizowanych w oparciu o układy scalone. Są to:
· układ odbiorczy z wykorzystaniem scalonego odbiornika podczerwieni US1,
· układ formowania impulsu dodatniego z kodu emitowanego przez nadajnik wykonany przy wykorzystaniu przerzutnika monostabilnego US2,
· układ dekodująco - wykonawczy złożony z US3, T1, T2, i przekaźnika.
Całość jest uzupełniona o najprostszy nadajnik podczerwieni emitujący jedynie falę nośną, przeznaczony dla tych czytelników którzy nie dysponują żadnym pilotem.
Opis układu
Schemat układu nadajnika przedstawiono na rys.1, natomiast schemat układu odbiorczego na rys.4. Nadajnik zbudowany jest w oparciu o popularny układ czasowy 555, który jest odpowiedzialny za wytworzenie niemodulowanej fali nośnej o częstotliwości 38 kHz. Częstotliwość generowanego przebiegu prostokątnego jest uzależniona od wartości C1, R2, i R3. Ponieważ jako R3 zastosowano potencjometr istnieje możliwość regulacji częstotliwości. Wytworzona fala nośna steruje kluczem tranzystorowym T1, który załącza w takt przebiegu diody D1, D2, i D3 emitujące podczerwień. Włączenie nadajnika następuje po zwarciu styków miniaturowego przełącznika SW1, za pomocą którego doprowadzamy napięcie 9V z baterii 6F22. Wyemitowana fala nośna trafia do układu odbiorczego gdzie zostaje poddana detekcji przez układ scalonego odbiornika podczerwieni US1. Układ ten jest wyposażony w prosty filtr zaporowy światła dziennego, dzięki czemu całość reaguje jedynie na podczerwień, oraz prosty układ optyki kształtujący odpowiedni obszar detekcji. Wyjście US1 jest kompatybilne z TTL-CMOS. Sygnał wyjściowy ma postać zdemodulowanego przebiegu TTL dla sygnału pochodzącego z pilota RTV, lub impulsu ujemnego o czasie trwania rzędu kilkuset milisekund dla niemodulowanej fali nośnej z naszego nadajnika. Sygnał ten jest podany do przerzutnika monostabilnego US2. Przerzutnik jest wyzwalany pierwszym ujemnym zboczem w zdekodowanym przebiegu TTL. Zadaniem przerzutnika jest zamiana szeregu impulsów TTL odpowiadających odpowiednim kodom sterującym z pilota na jeden stabilny impuls wyzwalający, który przełącza jeden z przerzutników typu D zawartych w US3. Każdy impuls z US2 podany do przerzutnika D powoduje zmianę stanu wyjścia Q na przeciwną i w konsekwencji załączenie lub wyłączenie układu wykonawczego zbudowanego z tranzystorów T1, T2, i przekaźnika Pk1. Przerzutnik D wyposażony jest w układ automatycznego resetowania po włączeniu napięcia zasilającego, złożony z elementów C3, i R4. Dzięki niemu zawsze po włączeniu zasilania na wyjściu Q panuje stan niski. Całość jest zasilana ze źródła napięcia stałego, stabilizowanego o wartości +5V.
Montaż i uruchomienie
Montaż przedstawionej konstrukcji rozpoczynamy od wykonania płytek drukowanych przedstawionych na rysunkach rys.2, i rys.5. Płytki zostały tak zaprojektowane aby można je było wykonać pisakiem do druku z końcówką 0,5 mm. Czytelnicy którzy nie zechcą wykonywać własnoręcznie płytek mogą wykorzystać dostępne w handlu uniwersalne płytki drukowane. Jeżeli dysponujemy jakimkolwiek sprawnym technicznie pilotem RTV, to możemy pominąć wykonanie nadajnika podczerwieni. Rozmieszczenie elementów przedstawiają rysunki rys.3, i rys.6. Montaż elementów rozpoczynamy od wlutowania zwór oznaczonych na schematach montażowych jako ZW. W dalszej kolejności lutujemy pozostałe elementy elektroniczne. Uruchomienie nadajnika rozpoczynamy od podłączenia baterii 6F22, i ustawienia częstotliwości generowanego przebiegu na 38 kHz. Częstotliwość ta jest częstotliwością środkową filtru środkowo przepustowego wbudowanego w scalone odbiorniki podczerwieni (istnieje kilka wyjątków). W związku z tym jej wartość należy ustawić z dokładnością nie gorszą niż ±0,5 kHz. Układ pilota należy umieścić w niewielkiej obudowie z tworzywa wraz z baterią zasilającą. Należy też zadbać o dobry dostęp do jedynego przycisku sterującego SW1. Zmontowany układ odbiornika należy wstępnie podłączyć do zasilacza stabilizowanego +5V w celu przetestowania poprawności jego działania. Na wyjściu przerzutnika D powinien pojawić się stan niski. Jeśli z jakichkolwiek powodów tak się nie stanie to należy zwiększyć wartość C3. Następnie należy posłużyć się pilotem RTV lub naszym nadajnikiem, aby sprawdzić poprawność odbioru. Na wyjściu 1 układu US1 powinien pojawić się ciąg zdekodowanych impulsów lub pojedynczy impuls o długości kilkuset milisekund w przypadku użycia naszego nadajniczka. Brak tych impulsów może świadczyć np. o nieprawidłowym połączeniu odbiornika podczerwieni z płytką, w przypadku kiedy użyjemy układu innego typu o zmienionych wyprowadzeniach. Następnie sprawdzamy jaka jest długość impulsu generowanego przez przerzutnik monostabilny US2 (np. za pomocą oscyloskopu z kalibrowaną podstawą czasu). W przypadku współpracy z pilotem RTV impuls ten powinien być nieco dłuższy od czasu trwania całego kodu sterującego emitowanego przez pilot. Zapewni to stabilną pracę całości. Odpowiednie stałe czasowe są określone przez elementy R6, i C4. Ich zwiększenie powoduje wydłużenie czasu trwania impulsu, zmniejszenie skraca ten impuls. Ewentualną korekcję należy dokonać jedynie poprzez zmianę wartości R6, jednak w większości przypadków jakiekolwiek korekcje w ogóle nie będą potrzebne. W razie kłopotów z nabyciem dławika L1 można w jego miejsce wlutować rezystor o wartości 47W. Jeżeli całość układu reaguje poprawnie na sygnały sterujące to możemy teraz umieścić układ odbiorczy w niewielkiej metalowej obudowie połączonej elektrycznie z masą układu. Zasilanie do układu należy doprowadzić za pośrednictwem kondensatora przepustowego zamontowanego w ściance obudowy. Kondensator przepustowy łączymy wewnątrz obudowy z płytką odbiornika przez dławik 100 - 470 mH. Zapewni to wymaganą odporność układu na impulsy zakłócające jakie mogą pojawić się w sieci zasilającej, lub w najbliższym otoczeniu (w postaci impulsów elektromagnetycznych). W ostateczności można to połączenie wykonać kawałkiem przewodu lub lepiej prostym własnoręcznie wykonanym dławikiem powstałym przez nawinięcie kilkudziesięciu zwojów przewodu DNE 0,2 na korpusie rezystora MŁT 0,5W o rezystancji kilkudziesięciu kiloomów. Drugi przewód zasilający (masa) łączymy bezpośrednio z obudową i masą płytki drukowanej odbiornika.
Propozycje wykorzystania układu
Uwagi eksploatacyjne
Najprostszym z możliwych zastosowań przedstawionej w artykule konstrukcji jest załączanie i wyłączanie niewielkiego obciążenia np. lampy na biurku. Możliwe jest także wykorzystanie tego układu do sterowania różnego rodzaju zabawek i modeli wykonanych przez Czytelników. Sterowanie tego typu może odbywać się w pomieszczeniach zamkniętych w których nie pracują żadne inne systemy zdalnego sterowania w podczerwieni, lub na wolnym powietrzu. Funkcjonowanie innych bliskich systemów tego typu spowoduję że nasz odbiornik będzie reagował na obce sygnały sterujące. W konsekwencji tego konstrukcja pod żadnym pozorem nie może być wykorzystana w zastosowaniach przemysłowych gdzie mogłaby stanowić potencjalne zagrożenie dla bezpieczeństwa ludzi, stanowiąc zagrożenie zdrowia i życia. W systemach w których trzeba brać pod uwagę bezpieczeństwo ludzi należy wykorzystywać konstrukcje które rozpoznają kody sterujące. Inną z możliwości wykorzystania konstrukcji jest zastosowanie jej w serwisach RTV do sprawdzania pilotów (nadajników) zdalnego sterowania urządzeń RTV. W takim przypadku odbiornik może być pozbawiony obudowy, lub mieć jedynie tanią obudowę z tworzywa. W miejsce przekaźnika montujemy wtedy diodę LED wraz z rezystorem ograniczającym. Dioda D1 staje się zbędna. Testowanie pilota polega na kolejnym naciskaniu wszystkich jego klawiszy. Zapalenie się lub zgaśnięcie LED będzie świadczyć o wyemitowaniu przez pilot impulsu sterującego. Niestety tego rodzaju orientacyjny test nie pozwoli nam na dokładną analizę samego kodu sterującego emitowanego przez pilot. Aby można było sprawdzić kody należy posłużyć się analizatorem stanów logicznych podłączonym do wyjścia US1 lub do końcówki 3 US2. W zastępstwie analizatora stanów można też wykorzystać oscyloskop cyfrowy z pamięcią rejestrowanego przebiegu.
Mariusz Janikowski
Bc107@priv2.onet.pl
wladyslaw_w908